Industrielle Wärmeintegration

Industrielle Wärmeintegration ist ein technisches Konzept zur Reduktion der Wärme- und Kältenachfrage von Industrieanlagen. Die Wärmeintegration wird auch Prozessintegration genannt. Der Grundgedanke der Wärmeintegration besteht darin, abzukühlende Prozesse mit aufzuheizenden Prozessen zu vernetzen. Diese Vernetzung erfolgt durch den Einsatz von Wärmetauschern. Dabei wird die Wärme der abzukühlenden Prozesse zur Versorgung der aufzuheizenden Prozesse genutzt. Im Resultat wird dadurch der extern zuzuführende Energiebedarf minimiert. Aufzuheizende Prozesse stellen dabei die Wärmeverbraucher und abzukühlende Prozesse die Kälteverbraucher dar. Ein aus mehreren Wärmetauschern bestehendes System, das Wärme- und Kälteverbraucher miteinander vernetzt, wird Wärmeübertragernetzwerk genannt.

Ein Wärmeübertragernetzwerk für eine Industrieanlage zu entwerfen, ist keine triviale Aufgabe. Dies liegt darin begründet, dass Wärme spontan nur von höheren auf niedrigere Temperaturen übertragen werden kann. Beim Entwerfen des Wärmeübertragernetzwerks müssen die Temperaturbereiche der beteiligten Wärme- und Kälteverbraucher somit berücksichtigt werden. Zudem ist schon bei wenigen Kälte- und Wärmeverbrauchern eine Vielzahl unterschiedlicher möglicher Wärmeübertragernetzwerke möglich. Um ein energetisch optimales Netzwerk zu entwerfen, müssten diese Möglichkeiten somit miteinander verglichen werden. Daher wurden Methoden entwickelt, die beim Entwerfen von Wärmeübertragernetzwerken unterstützen.

Die in der Praxis am weitesten verbreitete Methode ist die sogenannte Pinch-Analyse. Bei der Pinch-Analyse wird der Energiebedarf von Kälte- und Wärmeverbrauchern anhand von Temperaturintervallen aufgeteilt. Dabei werden die Temperaturintervalle anhand einer bestimmten Methodik festgesetzt, die es erlaubt zu ermitteln, wie viel Wärme von Kälteverbrauchern auf Wärmeverbraucher insgesamt übertragen werden kann. Des Weiteren beinhaltet die Pinch-Analyse Regeln zum Entwerfen von Wärmeübertragernetzwerken. Wird nach den vorgeschlagenen Regeln vorgegangen, so kann in der Regel ein Wärmeübertragernetzwerk mit minimalem Energieverbrauch entworfen werden.

Englische Übersetzung(en):

industrial heat integration